• / 8
  • 下载费用:3 金币  

检测7圆砾土在城际铁路施工工艺及K30与Ev2在检测中的应用与对比.doc

关 键 词:
检测 圆砾土 城际 铁路 施工工艺 K30 EV2 中的 应用 对比
资源描述:
城际铁路圆砾土填筑施工及K30与Ev2在检测中的应用对比中铁十七局集团第六工程有限公司 闫晓峰摘要:随着我国高速铁路建设的迅猛发展,用作路基填筑的材料越来越多,圆砾土就是一种较为理想的材料。虽然圆砾土作为路基填料具有强度高、稳定性好等诸多优点,但我国现有铁路路基填方压实标准对粗粒土的压实质量控制仅有定性指标,其施工工艺和检测方法在路基施工技术规范中却没有相应的具体要求。使路基填筑施工难于有效控制压实质量。本文结合青荣城际铁路圆砾土路基的试验和施工情况,对圆砾土填筑路基的施工工艺和质量检测控制进行了初步探讨。关键词:圆砾土;压实标准;铁路路基;施工工艺;变形模量Ev2;地基系数K30 试验检测1.圆砾土在城际铁路中的应用近年来圆砾土作为A、B填料应用于铁路路基工程得到了较为广泛的应用。但砾土成型困难,不易压实,如果施工时机械配套及施工工艺不合理,路基压实度很难满足要求。同时对砾土压实质量选择科学合理的试验检测方法,是正确评价路基施工质量,保证工程进度的另一个关键问题。由于圆砾土路基是青荣项目路基施工中的第一次应用,对其工程特性及压实质量、检测方法缺乏系统的认识,其压实方法及检测手段,在我国现行的施工技术规范中尚无明确规定,若按照现行规范规定的一般路基压实方法,很难保证施工质量。为此在青荣城际铁路路基施工中,对砾土路基的施工工艺和检测方法进行了研究。1.1.物理性质分析根据土样调查分析,填料由砂岩和少量花岗岩类组成,呈浑圆形(圆棱形),充填物为中粗砂,其颗粒组成细且单一均匀,黏土颗粒含量较少,渗透系数比较大,比表面积大,粘聚力小,松散性强,保水性差,水稳性好,磨圆程度较好。其天然含水量约为2% ~3% ,呈松散状态,属于天然级配。其在天然状态下呈松散状态、无塑性、无粘性,透水性较好,天然含水量很小,约为2%~3%。1.2.土的定名与最大干密度的确定⑴土的定名路基填料所用的砂性土,虽然颗粒单一均匀,但亦存在着很多差异,为此必须对路基用土范围、取土场做详细调查、取样、并做好土工试验, 根据 TB10102-2010《铁路工程土工试验规程》中的颗粒分析试验,不均匀系数Cu=8.89,曲率系数cc=1.49,从筛分结果看小于0.074mm 组分质量占总质量的1.8%,其土质定名:级配好的细圆砾。⑵最大干密度确定按照TB10102-2010《铁路工程土工试验规程》规范要求对圆砾土进行标准击实试验。干土法:取代表数量试样风干或者低于50℃温度下进行烘干。不破坏试样的基本颗粒为准,将土碾碎,按照烘干法测定的风干含水量选择依次相差约2%的含水率递增,制备5个试样拌合均匀。通过冲击试验确定最大干密度及最佳含水量。1.3.施工工艺1.3.1.取土场土样试验标准试验基础数据情况:根据设计和施工的要求,土场取代表性土样进行以下各项试验,试验结果如下:⑴土的天然含水量2.7%;⑵土的液塑限联合测定:IP=12.8>(IP≥10),该土为低液限粉质黏土;⑶土的标准击实:Pd=2.20g/cm 3,Wo=7.0%; ⑷土的颗粒分析:确定该土样为级配好的细圆砾。1.3.2.技术标准该段路基设计标准高,要求路堤填筑密实度高,根据《高速铁路路基工程施工质量验收标准》,路基填筑要求每30cm碾压一层,并进行压实系数K、地基系数K 30、变形模量Ev2、动态变形模量Evd检测,合格后方可进行下层填筑。为了满足路基施工要求,标准规范对路堤填料做了严格的规定,即:基床底层以下路堤路基填筑A、B、C组土,基床底层(路肩以下0.7~3m范围内)填A、B组土,基床表层(路肩以下0.7m范围)填级配碎石。1.3.3.工艺流程根据压实标准要求,路基填筑施工前,按照“三阶段、四区段、八流程”的施工工艺组织施工,编制了详细的实施性施工组织设计,主要采用的施工工艺和方法是挖掘机装料;自卸汽车运输,推土机、平地机及人工配合整平,洒水车洒水(自晾晒)、压路机压实、压实系数K、变形模量Ev2、动态变形模量Evd、地基系数K 30检测根据工艺流程,对各工序进行具体操作如下:⑴基底处理铁路路基填筑基底处理应按设计文件有关规定进行地基处理,特别强调地基承载力:对一般基底,经过碾压后的压实强度要达到90%以上,达不到上述要求,必须使用重型压路机碾压或回填夯实。个别地段根据需要进行换填。对于斜坡基底,无论是纵坡还是横向坡,都要挖台阶。⑵控制填土厚度因填土厚度对路基压实度有很大影响,因而,在路基填筑施工中,我们采用横断面全宽纵向水平分层填筑压实方法。根据施工细则要求,路基填筑层厚控制25~30cm,虚铺层厚控制在35cm左右。因此在每层填筑过程中,我们都要求测量人员用水准仪严格控制松铺厚度。⑶含水量控制在路基碾压施工过程中,填料含水量的大小直接影响到路基的压实密度。对于压实系数要求较高的高速铁路路基则更需要严格控制含水量,尽可能使填料的含水量达到或接近最佳含水量,以便达到预定的碾压效果。因我工区所处位置靠近沿海,春季干燥多风,含水量偏低,施工中我们采用酒水车适当洒水,同时,当雨天填料含水量偏高时,则通过晾晒后再进行整平碾压,从而确保了路基压实质量。⑷整平为了保证路堤压实均匀,每填筑一层都必须加以整平。我们采用推土机粗平,人工配合平地机终平,控制局部无明显凹凸,平整面向两侧留4%的横向排水坡,路基摊铺宽度每侧加宽 50cm,以保证边坡修整的平顺及压实要求。⑸碾压碾压是保证铁路路基密度的关键施工工序。在路基填筑施工中,我们使用50t振动碾压机,按先两侧后中间、先慢后快、先静碾后振动的操作顺序进行碾压。各区段交接处互相重叠压实,纵向搭接长度)2m,纵向行与行之间重叠)0.4m。 ⑹检测检测是确定路基填筑质量的重要手段。试验人员在测试前必须到土场取样检查填料是否满足要求,到碾压区段检测是否已压均实,填筑层是否超过规定厚度。路堤填土压实的质量检测随分层填筑碾压施工分层进行,对于圆砾土的检测采用压实系数K、动态变形模量Evd、变形模量Ev2及地基系数K 30试验方法,严格控制路基压实质量。1.4.填料及压实控制路基的填筑材料全部采用沿线指定土场取土,施工前对取土场挖探并进行充分认证,并按规范要求进行各种原材料检测。填方路基按路线平行线分层控制填土标高,填方作业应分层平等摊铺,采用机械压实,其分层厚度经试验确定 。圆砾土填筑路基应保持足够含水量。在碾压过程中及时洒水,使填料保持在最佳含水量的-2%~2%之间。路基压实方法是每层砾土材料摊铺厚度不大于35cm,压实厚度不大于30cm,压实遍数应根据压实具体情况确定。碾压过少,压实度达不到压实标准;压实过量,造成砾土粉化。通过试验段压实工艺试验,碾压7遍为宜。先用50t压路机静压2遍,然后再进行振动压实4遍,最后静压1遍,其压实系数K、动态变形模量Evd、地基系数K 30即可满足规范要求。一般压实时的含水量以7%左右为宜。由于水分蒸发严重,每层施工前应洒一层结合水,保持施工结合层的湿润。以保证上一层面层材料的含水量,使结合更紧密,保证施工质量。为了提高工程质量,每天工程结束后、在当天完成的路基面层洒表层饱和水,第二天早晨进行复碾,可以使路基“板结”效果更佳,达到较为理想的压实效果。对圆砾土路基压实度的检测时根据《高速铁路路基工程施工质量验收标准》中规定进行,即灌砂法。基本操作步骤为灌砂简量砂标定、选点、挖试坑、灌砂、称量、试样含水量测定、数据整理。由于夏季气温较高,水分蒸发较快,所以每次挖试坑后取的土样都必须进行实际含水量的测定工作。这样所检测的压实度比较准确,与实际相差不大。检测压实度时清除表面5~6cm表层松散土层,检本层含水量适宜15~16cm和下层的5~6cm的土,可收到良好的检测效果 。应及时对压实度进行检测。即碾压结束后就进行检测工作,若时间过长,土方失水过多,对压实度有较大的影响。1.5.影响圆砾土压实质量的主要因素分析1.5.1.含水量影响在路基压实过程中,土的含水率对所能达到的密实度起着十分重要的作用。不同土类有不同的最优含水率和最大干密度,通过室内土工标准击实曲线告诉我们,当含水率偏离最优含水率,或超过有效压实规定值时将会出现路基压实度不够的情况。施工过程中必须控制好填土的含水率,使路基压实是在接近最优含水率时进行。在施工现场我们要根据具体情况掌握土质的碾压含水率,一般情况下,土质含水率略大于室内重型击实试验的最佳含水率值1%~2%是必要的。这样在施工过程中可以补偿蒸发的部分水分。在实际施工是,要测定取土场土的天然含水率以及运到工地和摊铺后碾压前的含水率,以最佳含水率为准,算出需要补充的水量。所需水量可以再取土之前及时浇注,让水分充分均匀地渗透到土体中,碾压时注意测试,达到最佳含水率方可碾压。1.5.2.碾压遍数与压实方式对压实的影响路基的施工技术规范都要求碾压时必须“先轻后重,先慢后快,先边缘后中间”,这是碾压时的总原则。这种合适的碾压方式既有利于提高压实度,又有利于提高平整度。压实功对压实效果的影响,是除含水量而外的另一重要因素。同一种土的最佳含水量随功能的增大而减小,最大干容重则随功能的增大而提高;在相同含水量的条件下,功能越高,土基密实度越高。据此规律,工程实践中可以增加压实功,以提高路基强度或降低最佳含水量。但必须指出,用增加压实功的办法提高土基强度的效果有一定限度,功能增加到一定限度以上,效果提高愈为缓慢。通过对圆砾土路基施工工艺中确定,压路机静压2遍,然后再进行振动压实4遍,最后静压1遍,其压实系数K、动态变形模量Evd、地基系数K 30即可满足规范要求。2.K30与Ev2在圆砾土路基检测中的应用与对比目前高速铁路路基工程中引用的EV2压实标准,针对圆砾土路基检测方法中的地基系数K30和静态变形模量E V2物理意义、计算公式、检测方法及标准的阐述、应用及对比试验研究,从各方面对比了E V2静态变形模量测定仪与K 30平板载荷试验仪在路基压实质量控制中的优劣性,得出了相关结论,并通过对检测数据进行分析,提出了对现场施工的优化建议。2.1.K30与Ev2的简介⑴地基系数K 30地基系数K 30是指采用直径为30cm的荷载板,测定下沉量为1.25mm地基系数的平板载荷试验方法,测定土体在静荷载作用下的承载力指标。计量单位为MPa/m,测试有效深度范围为400~500mm。加载先预加0.01MPa荷载30s,待稳定后卸除荷载,然后以0.04MPa的增量逐级加载。每增加一级荷载,当lmin的沉降量不大于该级荷载沉降量的1%时,增加下一级荷载。当总沉降量超过规定的基准值(1.25mm),或者荷载强度超过估计的现场实际最大接触压力,或者达到地基的屈服点,试验即可终止。⑵静态变形模量E v1 和E v2静态变形模量E v1和E v2试验是通过平板载荷试验两次加载测得的土体变形模量。试验采用直径300mm的载荷板。先预压0.01MPa的荷载30s,然后以大致相等的荷载增量(0.08MPa)逐级加载,达到最大荷载(0.5MPa)或沉降量达到5mm时所对应的应力后,进行卸载。卸载应按最大荷载的50%、25%和0%三级进行。卸载后,按照第一次加载的操作步骤,并保持与第一次加载时各级相同的荷载进行第二次加载,直到第一次所加最大荷载的倒数第二级。Ev1和E v2记分别是对第一次加载和第二次加载数据做回归后,根据公式计算的结果。Ev1/Ev2值反映了填筑土体存在的不可恢复塑性残余变形量大小。E v1/Ev2值越大,说明土体存在的不可恢复塑性残余变形量大;反之,说明土体存在的不可恢复塑性残余变形量小。2.2.K30与Ev 2的基本概念地基系数K 30和变形模量Ev2的共同点为它们都是在施工过程中,通过现场静态平板荷载试验获得的放映路基压实质量的力学检测指标,而不是直接用于路基设计计算的参数。其次,K 30和Ev2虽然都是采用直径为300mm的承载板通过静态平板荷载试验获得的,但二者的定义、试验方法和计算方法均不相同。在平板荷载试验应用过程中,常用的加载方式有单循环加载和二次循环加载。单循环静载是按每级80kpa加载,当每级加载完成后,每间隔1min读取百分比1次,直至2次读数符合沉降稳定要求,才能转到下一级荷载,直至试验最大荷载为止。二次循环静载也是按每级80kpa加载,分级加载后到最后一级荷载的沉降稳定后,开始卸载,卸载按最大荷载的0.5或0.25倍逐级进行,全部荷载卸除后记录其残余变形,之后又开始另一加载循环。这样,可以得出第一次加载、第一次卸载和第二次加载的应力-位移曲线(σ-S曲线)。K30是取第一次加载的σ-S曲线上s为1.25mm所对应的应力σs,单位:MPa/mEv2是由第二次加载的σ-S曲线上0.3×σ0max和0.7×σ0max之间的位移割线斜率来确定的。若由第一次加载曲线计算则可得到第一次变形模量Ev1。2.3.K30与Ev2定义、试验及计算公式⑴地基系数K 30是表示土体表面在平面压力作用下产生的可压缩性的大小。它是用直径为300mm的刚性承载板进行静压平板荷载试验,取第一次加载测得的应力-位移(σ-S曲线)上位移为1.25mm所对应的荷载σs,从荷载强度与下沉量关系曲线得出下沉量基准值时的荷载强度,并按下式计算出地基系数:K30=σ s/ss式中:K30 ---- 由直径30cm的荷载板测得的地基系数(MPa/m),计算取整数。-----σ-S曲线中ss =1.2510 -3m相对应的荷载强度(MPa)。sss------下沉量基准值(=1.2510 -3m)。根据试验结果绘出荷载强度与下沉量关系曲线,如下图:⑵铁路工程土工试验规程(TB10102-2010)中对E V2的定义、试验方法、计算公式及试验仪器都有明确规定,变形模量是基于一次加载和二次加载应力—位移曲线,通过二次多项式方程(2)计算得到的。s = a0 + a1·σ0 + a2·σ20 (2) 式中:σ0——承载板下的平均标准应力,单位: MN/m²;s ——承载板的位移,单位: mm;a0——二次多项式中的系数,单位: mm;a1——二次多项式中的系数,单位: mm/(MN/m 2);a2——二次多项式中的系数,单位: mm/(MN 2/m4)。注:式中的系数是把测试值按下列最小误差二乘法计算得到的。a0·n + a1 ∑ σ0i + a2∑σ 0i2 =∑s i (B.1)a0∑σ 0i + a1∑σ 0i 2 + a2∑σ 0i3 =∑s i·σ0i (B.2)a0∑σ 0i 2 + a1∑σ 0i 3 + a2∑σ 0i4 =∑s i·σ0i2 (B.3)首次加载所获得的系数视作0级荷载在表1中不予考虑。二次多项式的系数由第一次和第二次加载的测试数据,根据标准方程式(B.1)、(B.2) 和(B.3) 计算得出。作为辅助计算手段的计算设备,必须具有本方程式程序的编辑和分析功能。如果要应用计算程序算出变形模量E V,则该程序必须用1.4节中提供的计算实例检算通荷 载 强 度 ( Mpa)下沉量(m) σ sσ过后才可以使用。变形模量E V由公式(3)计算:EV = 1.5·r·1/(a 1 + a2·σ0max) (3) 式中:E V ———---变形模量,单位:MN/m²;r ————承载板半径,单位:mm;σ0max——最大平均标准应力,单位:MN/m²。一次加载的变形模量值用E V1表示,二次加载的变形模量值用E V2表示。2.4.K30与Ev2的操作对比操作要点和试验特点的对比Ev项 目K30Ev1 Ev2Evd载荷板直径 300mm 300mm 300mm 300mm预加载 0.01MPa(以前为 0.035MPa) 0.01MPa 第二次加载 三次冲击荷载与地面的接触耦合 一般 好 好 差加载等级 0.04MPa(以前为 0.035MPa) 不少于 6 级 动态施加脉冲宽度 18ms加载控制当 1min 的沉降量不大于该级荷载沉降量的 1%时加下一级荷载。 120s 后加下一级荷载最大荷载或终止试验加载的标准总沉降量超过 1.25mm,或荷载强度超过估计的现场实际最大接触压力,或达到地基的屈服点。0.5MPa或沉降大于 5mm。 7.07kN反力装置(一般为载重汽车) 需要 需要 不需操作 复杂 简单 简单试验速度 一般 一般 快对土体自身特征的反映 好 好 很好 差2.5.K30与Ev2在高速铁路路基工程施工质量验收标准中的规定表 1 基床表层级配碎石压实标准压 实 标 准填 料地基系数(K 30) 变形模量(Ev 2) 动态变形模量(Ev d) 孔隙率(n)级配碎石 ≥190 ≥120 ≥50 <18表 2 基床底层压实标准填 料 压实标准 改良细粒土 砂类土及细砾 土 碎石类土及粗 砾土地基系数(K 30)/(MPa/m) ≥110 ≥130 ≥150变形模量(Ev 2)/(MPa) ≥60 ≥60 ≥60动态变形模量(Ev d)/(MPa) ≥35 ≥35 ≥35压实系数(K) ≥0.95 - -A、B 组填料及改良土孔隙率(n)/% - ≤28 ≤28表 3 基床以下路堤填料及压实标准填 料 压实标准 改良细粒土 砂类土及细砾 土 碎石类土及粗 砾土地基系数(K 30)/(MPa/m) ≥90 ≥110 ≥130变形模量(Ev 2)/(MPa) ≥45 ≥45 ≥45压实系数(K) ≥0.92 - -A、B、C 组(不含细粒土、粉砂及易风化软质岩块石土)填料及改良土孔隙率(n)/% - ≤31 ≤317 结论与建议EV2 平板荷载试验在 TB 10751-2010《高速铁路路基工程施工质量验收标准》中实施并应用。其标准在高速铁路路基日渐成熟,这也是一种趋势,从以上试验分析中可以明确看出,由于受含水量大小,季节及天气气温变化等诸多影响 K30 测试结果的因素很多。试验中需人工读数、记录、计算,不可避免会产生误差,且试验结果容易掺杂主观因素,严重影响试验结果。E V2 静态变形模量测定仪具有自动化程度高、数据精度高。避免人工读表、记录、绘图、计算产生的误判和误差。全自动数据处理系统,数据液晶显示且现场打印输出曲线及结果,确保测试结果的准确、客观与科学。因此,用变形模量 EV2 反映土体在力的作用下抵抗变形的能力更为科学、合理。
展开阅读全文
1
  金牌文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:检测7圆砾土在城际铁路施工工艺及K30与Ev2在检测中的应用与对比.doc
链接地址:http://www.gold-doc.com/p-257261.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2014-2018 金牌文库网站版权所有
经营许可证编号:浙ICP备15046084号-3
收起
展开